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Wissen Wissenschaft
09/04/2020

Wenn es Schmetterlingen  stinkt, stellen sie die Arbeit ein

Luftverschmutzung macht Blütenduft für Falter unattraktiv, hat jetzt ein Experiment ergeben. Das könnte weitreichende Folgen haben.

Forscher des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie und der Universität Virginia, USA, sind der Frage nachgegangen, wie sich Luftverschmutzung und hohe Ozonwerte auf die chemische Kommunikation zwischen Blüten und Bestäubern auswirken. Ergebnis: Tabakschwärmer mögen den Duft ihrer ansonsten bevorzugten Blüten nicht mehr, wenn er durch Ozon verändert worden ist. Das giftige Oxidationsmittel stört damit die Wechselwirkung zwischen einer Pflanze und ihrem Bestäuber, die sich über Millionen von Jahren im Laufe der Evolution entwickelt hat. Allerdings sind die Falter in der Lage schnell zu lernen, dass auch weniger angenehm duftende Blüten nahrhaften Nektar verheißen können, schreiben die Forscher jetzt im Journal of Chemical Ecology.

Nicht ohne meine Blüte

Bestäubung ist eine entscheidende Ökosystemdienstleistung, die überwiegend von Insekten übernommen wird. Angelockt werden sie auch vom Duft der Blüten, einem chemischen Signal, für das die jeweiligen Bestäuber eine angeborene Vorliebe haben. Diese Vorliebe ist das Resultat der Ko-Evolution von Blüten und ihren Bestäubern und hat sich über Millionen von Jahren herausgebildet.

Menschenzeitalter

Seit etwa 20 Jahren wird in der Wissenschaft der Begriff „Anthropozän“ für die erdgeschichtliche Epoche verwendet, in der der Mensch für viele Veränderungen biologischer und atmosphärischer Prozesse verantwortlich zeichnet. Wie sich vom Menschen verursachte Klimaveränderungen und Verschmutzungen der Atmosphäre auf natürliche Umweltdüfte und somit auch auf die chemische Kommunikation zwischen Lebewesen auswirken, ist aber Neuland.

Studienleiter Markus Knaden, der in der Abteilung Evolutionäre Neuroethologie am Max-Planck-Institut eine Arbeitsgruppe leitet, zeigt sich jedenfalls „überrascht, ja sogar schockiert, dass die Falter ihre angeborene Vorliebe für den Duft der Tabakblüten in Anwesenheit von Ozon völlig verloren hatten“.

Lernfähige Falter

Die Frage war nun, ob sich hungrige Tabakschwärmer auf der Nahrungssuche durch Ozon in der Luft den Appetit verderben lassen oder ihre Nahrungsquelle gar nicht mehr finden. Würden sie in der Lage sein zu lernen, dass auch verunreinigte Blütendüfte eine süße Belohnung verheißen? Dafür testeten die Forschenden, ob Tabakschwärmer einen anfangs unattraktiven Duft als Nahrungshinweis erlernen können, wenn sie ihn riechen, während ihnen gleichzeitig Zuckerlösung verabreicht wird. 
Um herauszufinden, ob Tabakschwärmer auch dann veränderte Blütendüfte lernen können, wenn sie von der Belohnung an der Blüte entkoppelt sind, entwickelten die Wissenschafter ein Experiment, bei dem die Falter dem durch Ozon veränderten Duft zur Blüte folgen mussten. An der Blüte selbst, die eine Zuckerlösung als Belohnung enthielt, wurde ihnen der Originalduft ohne Veränderungen durch Ozon präsentiert.

„Wir hatten zwar erwartet, dass die Falter einen neuen Blütenduft lernen würden, aber dass sie den mit Ozon verunreinigten Duft in einer Reihe verschiedener Versuche lernen würden, auch wenn er nicht direkt an die Belohnung gekoppelt ist, hat uns ziemlich erstaunt. Das Verhalten, das wir bei den Tabakschwärmern beobachten konnten, zeigt, dass sie neue Reize schnell lernen können, um mit ihrer sich rapide verändernden Umwelt zurechtzukommen,“ sagt Erstautorin Brynn Cook von der Universität Virginia.

Ernsthafte Gefahr

Auch wenn die Studie zeigt, dass Tabakschwärmer durch Ozon veränderte und anfänglich unattraktive Blütendüfte lernen können, um ihre Blüten zu finden, heißt das nicht, dass Luftverschmutzung keine ernsthafte Gefahr für Bestäubung und Bestäuber darstellt. Cook: „Lernen kann zwar ein Schlüssel dafür sein, dass Insekten trotz Luftverschmutzung oder veränderter klimatischer Bedingungen ihre Wirtspflanzen erkennen. Eine Frage, die wir nicht beantworten können, ist jedoch, inwieweit Bestäuber in der Natur überhaupt noch ihre Blüten finden können, um durch Ozon veränderte Blütendüfte zu lernen."

Andere Bestäuber sind womöglich weniger lernfähig als Tabakschwärmer.

Brynn Cook | Universität Virginia

"Auf bestimmte Blüten spezialisierte Bestäuber sind möglicherweise beim Lernen nicht so flexibel. Unsere Studie ist nur ein Ausgangspunkt. Jetzt brauchen wir vor allem Feldstudien, um die kritischen Fragen zu beantworten, welche Blüten und Insekten von welchen Schadstoffen am meisten betroffen sind und warum,“ Brynn Cook weiter.

Denn: Luftverschmutzung und Klimaveränderungen haben weitreichende Folgen für unser Ökosystem, die längst noch nicht alle untersucht wurden und verstanden werden. 

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